CAN故障診斷方法-分割法和休眠法

智能汽車電子與軟件 2023-08-04 16:50

需要最新微控制器編程規范與調試指南？ 別讓AI算力卡脖子！dsPIC33AK性能暴增指南

關注公眾號，點擊公眾號主頁右上角“ ··· ”，設置星標，實時關注智能汽車電子與軟件最新資訊

來源：電控知識搬運工

目前國內商用汽車普遍采用J1939通信協議構架CAN通信網絡。CAN總線發生故障時，如何高效地查找故障原因，一直是困擾維修工一大難題。本文以歐曼GTL超能版重卡為例，就CAN線開路和短路故障給出了排查方案，相信會對廣大維修工有所幫助。歐曼GTL超能版重卡CAN網絡拓撲結構如下圖所示。

歐曼GTL重卡CAN網絡拓撲圖

歐曼GTL超能版重卡共鋪設三條CAN總線。P-CAN稱為動力CAN，主要用于發動機控制單元ECM、中央控制單元CBCU、ABS控制器等模塊間的通信。I-CAN稱為儀表CAN，主要用于CBCU、儀表間、左右門控單元、行駛記錄儀等模塊間的通信。GTL超能版與普通GTL不同之處在于，ECM與NOX傳感器模塊間單獨設有一條CAN通信線，專門用于兩者間通信。

一、休眠法診斷開路故障

當CAN總線發生開路故障時，斷電異側通信將不能完成。只要CAN線有開路，不論是干線開路，還是支線開路，只要逐一斷開每個節點檢測CAN-H、CAN-L電壓和電阻，總會發現異常。正常情況下檢測CAN-H、CAN-L電壓與電阻應符合以下規范：2.5V＜VH＜3.5V；1.5V＜VL＜2.5V；VH+VL=5V；50Ω＜RHL＜70Ω。畢竟逐一拆下每個模塊總線連接操作起來相對復雜，那么是否有更簡捷的檢測方法來判定故障區域呢?答案是肯定的，下面分別介紹用于CAN線開路的休眠法診斷。

開路故障發生往往致使局部通信不能完成，而不像多數的短路故障一樣、使整個一條網絡癱瘓。當認定線路有開路故障發生時，維修工借助特定操作，僅僅對診斷接口CAN線進行檢測即可判定那一段線路出現了問題，其要點是逐一單獨喚醒一個節點（模塊）、保持其它模塊處于休眠狀態。為什么要使其它模塊休眠呢？

模塊均處于喚醒狀態時，P-CAN診斷接口檢測示意圖

我們以P-CAN為例說明這個問題。如果所有節點均處于喚醒狀態，當支線（圖中紅線部分）和部分干線（圖中綠線部分）有開路時，我們在診斷接口檢測到的電阻和電壓均是正常的，無法對故障區域進行準確判斷。

如果我們采用休眠法診斷，情況就會大不一樣。不同部位故障、得到不同檢測結果。反過來說我們根據不同的檢測結果就可以判斷導線開路的部位。

例如當ECM的84號針腳與終端電阻間（P-CANH的綠線部分）開路時，如果使CBCU和ABS控制器休眠（斷開CBCU供電保險F5、F10及ABS保險F30。如果選裝了防盜、GPRS，也要為其斷電使之休眠）。鑰匙開關置于ON檔，只保持ECM喚醒。電壓檢測會發現CANH和CANL電壓相等、且為CANL電壓，即1.5V＜VH=VL＜2.5V。關閉鑰匙開關，檢測R6、14應為60Ω。

當ECM的62號針腳與終端電阻間（P-CANL的綠線部分）開路時，如果使CBCU和ABS控制器休眠，只保持ECM喚醒，電壓檢測會發現CANH和CANL電壓相等、且為CANH電壓，即2.5V＜VH=VL＜3.5V。關閉鑰匙開關，檢測R6、14應為60Ω。

當P-CANH的藍線部分開路時，如果使CBCU和ABS控制器休眠，只保持ECM喚醒，電壓檢測會發現CANH和CANL電壓相等、且為CANL電壓，即1.5V＜VH=VL＜2.5V。關閉鑰匙開關，檢測R6、14應為120Ω。

當P-CANL的藍線部分開路時，如果使CBCU和ABS控制器休眠，只保持ECM喚醒，電壓檢測會發現CANH和CANL電壓相等、且為CANH電壓，即2.5V＜VH=VL＜3.5V。關閉鑰匙開關，檢測R6、14應為120Ω。

當P-CANH的橙色部分開路時，如果我們使CBCU和ABS控制器休眠，只保持ECM喚醒，電壓檢測會發現：VH=0；1.5V＜VL＜2.5V。關閉鑰匙開關，檢測R6、14應為∞。

當P-CANL的橙色部分開路時，如果我們使CBCU和ABS控制器休眠，只保持ECM喚醒，電壓檢測會發現VL=0；2.5V＜VH＜3.5V。關閉鑰匙開關，檢測R6、14應為∞。

當P-CANH的CBCU支線部分開路時，保持鑰匙開關關閉，打開車門、喚醒CBCU。電壓檢測會發現CANH和CANL電壓相等、且為CANL電壓，即1.5V＜VH=VL＜2.5V。關閉車門（同時確認危險報警開關關閉、小燈關閉）、使CBCU休眠，檢測R6、14應為60Ω。

當P-CANL的CBCU支線部分開路時，保持鑰匙開關關閉，打開車門、喚醒CBCU。電壓檢測會發現CANH和CANL電壓相等、且為CANH電壓，即2.5V＜VH=VL＜3.5V。關閉車門（同時確認危險報警開關關閉、小燈關閉）、使CBCU休眠，檢測R6、14應為60Ω。

當P-CANH的ABS支線部分開路時，使CBCU和ECM控制器休眠（斷開CBCU供電保險F5、F10及ECM的IG保險F29）。打開鑰匙開關、喚醒ABS控制單元，電壓檢測會發現CANH和CANL電壓相等、且為CANL電壓，即1.5V＜VH=VL＜2.5V。關閉鑰匙開關，檢測R6、14應為60Ω。

當P-CANL的ABS支線部分開路時，使CBCU和ECM控制器休眠（斷開CBCU供電保險F5、F10及ECM的IG保險F29）。打開鑰匙開關、喚醒ABS控制單元，電壓檢測會發現CANH和CANL電壓相等、且為CANH電壓，即2.5V＜VH=VL＜3.5V。關閉鑰匙開關，檢測R6、14應為60Ω。

【故障案例】

一臺由北京福田戴姆勒汽車有限公司2014年11月生產的BJ4259型GTL超能版牽引車（VIN：LRDS6PEB0ER019568），行駛63450km，發動機無法起動、且診斷儀無法連接。檢測在診斷接口CAN線電壓和電阻未發現異常：打開鑰匙開關，CAN-H電壓2.7V、CAN-L電壓2.3V；關閉鑰匙開關，CAN-H與CAN-L間電阻59.9Ω。

拆下F5、F10、F30保險，使CBCU和ABS控制單元休眠，打開鑰匙開關，重新對診斷接口CAN線進行測量，得到如下結果：CAN-H電壓2.7V、CAN-L電壓2.7V。關閉鑰匙開關，測量CAN-H與CAN-L間電阻為59.9Ω。依據此測量結果，能夠確認ECM/OEM插接器62#針腳至ECM端終端電阻間導線開路。拆下ECM/OEM插接器和ECM端終端電阻，測量CAN-L與62#針腳電阻為無窮大、確認了此段CAN-L已經開路。

故障排除：對開路導線維修后，通信故障排除。

二、分割法診斷短路故障

CAN常見的短路故障包括CANH對地短路、CANL對地短路、CANH和CANL間短路三類。其中CANL搭鐵CAN線仍然是可以通信的。CANH對地短路、CANH和CANL間短路將使整條CAN線癱瘓。下面介紹用于CAN線短路的分割法診斷。

短路故障，通過在診斷接口測量電阻可以確認。關閉鑰匙開關，并確認CBCU未被喚醒（未打開車門、小燈、危險報警燈，也可拆開電瓶線）。如果檢測CANH或CANL對地電阻接近0，即可認定CAN線對地短路。如果檢測CANH和CANL間電阻接近0，即可認定CANH和CANL間短路。一單確認短路故障，即可利用分割法，確認短路最小線段或損壞的模塊。分割法核心就是逐一斷開線路中間的插接器，通過檢測電阻值的變化來幫助確認故障點。

畢竟節點內部短路故障較少發生，比較恰當的做法是，首先將車身線束插接器B22和車架線束插接器F13斷開，然后重新測量電阻（線間短路，測量RHL，CANH搭鐵測量RH地，CANH搭鐵測量RH地），如果電阻值變為120Ω，說明短路發生在車架線束（駕駛室外）；如果電阻值仍為0Ω，說明短路發生在車身線束（駕駛室內）。

如果確認短路發生在車架線束時，應逐一斷下ECM插接器和ECM終端，重新測量CANH（或CANL）對地電阻或CANH和CANL間電阻。如果拔下ECM插接器及ECM終端后，電阻變為∞，說明線路正常、終端電阻或ECM損壞；否則說明車架線束中CAN線存在故障、應對其進行檢修或更換。

如果確認短路發生在車身線束時，應將ABS線束K3插接器和車身線束B109插接器斷開，重新測量診斷接口CANH和CANL間電阻或CAN線對地電阻，如果電阻變為正常，說明故障在ABS線束或ABS控制器；如果電阻仍接近0，說明故障與ABS線束無關。接著應斷開CBCU的插接器C，重新測量電阻，如果電阻仍接近0，應對車身線束進行維修或更換線束。

【故障案例】

一臺由北京福田戴姆勒汽車有限公司2015年3月生產的BJ4259型GTL超能版牽引車（VIN：LRDS6PEBXFT003589），行駛41339km，運行中儀表顯示異常：發動機轉速表、機油壓力表和水溫表歸零（注:這些信號來自P-CAN）；中央的液晶顯示屏灰屏（如下圖所示）。這是P-CAN故障的典型特征。